BR112017005406B1 - Processo contínuo para tratar uma biomassa lignocelulósica - Google Patents

Abstract

“processo contínuo para tratar uma biomassa lignocelulósica”. é revelado um processo contínuo para encharcamento de uma corrente de biomassa lignocelulósica em uma solução de extração que compreende água e espécies solúveis em água dissolvidas derivadas de uma biomassa lignocelulósica previamente tratada. no processo, contaminantes insolúveis em água são separados de acordo com suas densidades de massa aparentes. a corrente de biomassa lignocelulósica pode ser submetida adicionalmente a uma segunda etapa de encharcamento opcional em uma configuração de contrafluxo. o processo revelado é útil para remover compostos solúveis em água não lignocelulósicos da biomassa lignocelulósica com um baixo consumo de água.

Description

DESCRIÇÃO ANTECEDENTES

[0001] As biomassas lignocelulósicas podem ser convertidas em produtos bioquímicos e combustíveis por meio de diferentes processos de conversão.

[0002] Antes de entrar em um processo de conversão, a biomassa lignocelulósica colhida é normalmente submetida a um processamento inicial para tornar a biomassa lignocelulósica bruta compatível com o processo de conversão e equipamentos. Um problema que surge no manuseio de biomassas lignocelulósicas brutas recebidas na usina de conversão é a presença de contaminantes externos, tais como pedras, cascalho, areias, areia, pó, argila, objetos metálicos, que estão presentes juntamente com as biomassas lignocelulósicas.

[0003] É também desejável remover componentes inorgânicos da biomassa lignocelulósica bruta, tais como silicatos, sais e elementos minerais, que são prejudiciais para o processo de conversão ou equipamento.

[0004] Há também a necessidade de elevar o teor de água da biomassa lignocelulósica bruta que, em alguns casos, é recebida na usina de conversão muito seca. Diferentes equipamentos e processos têm sido desenvolvidos até então para preparar a biomassa lignocelulósica bruta para ser processada adicionalmente.

[0005] Uma abordagem é realizar as etapas de preparação sequencialmente. Conforme um exemplo, os contaminantes externos podem ser primeiramente removidos da biomassa lignocelulósica bruta, por exemplo, por meio de equipamentos de flotação de ar, e objetos metálicos são removidos por meio de dispositivos de separação magnética. Posteriormente, a biomassa lignocelulósica bruta pode ser tratada com água e, opcionalmente, aditivos, lavando, desse modo, a biomassa e aumentando seu teor de água. Diferentes métodos para lavar e/ou encharcar a biomassa são usados, que fornecem tipicamente agitação mecânica da biomassa lignocelulósica. Nesse caso, uma seção de manuseio de biomassa estendida está presente na usina de conversão, sendo que a dita seção de manuseio de biomassa contém muitos equipamentos, normalmente conectados com correias transportadoras, para transportar a biomassa. A abordagem distribuída aumenta os custos operativos e de capital, bem como o risco de falha.

[0006] Uma abordagem diferente é integrar as etapas de preparação em um único equipamento. Conforme um exemplo, no documento no US8771472, um aparelho e métodos relacionados para tratar material cortando-se, encharcando e/ou lavando o material são revelados. O aparelho compreende um receptáculo, um elemento de descarga com um gerador de remoinho e meio de bombeamento disposto para bombear fluido e material a partir do receptáculo em direção ao gerador de remoinho, em que o gerador de remoinho e meio de bombeamento em combinação são adaptados para gerar um remoinho na forma de uma hélice cônica no fluido que se estende para o receptáculo. O meio de bombeamento inclui uma bomba disposta a jusante do elemento de descarga que também bombeia o fluido com material cortado através do elemento de descarga em direção a um separador que separa uma corrente de fluido que compreende substancialmente todo o material cortado a partir do fluido. A separação pode ser incorporada na forma de uma prensa de parafuso, um filtro ou centrífuga ou meio para sedimentação do material tratado e a corrente residual (isto é, o fluido contendo substancialmente nenhum material cortado) separada no separador é alimentada de volta no receptáculo por uma linha de fluxo de recirculação.

[0007] Entretanto, quando o aparelho revelado no documento no US8771472 é usado para tratar uma corrente de biomassa lignocelulósica, tal como corrente de palha, os meios de bombeamento estão sujeitos a serem facilmente obstruídos devido à natureza fibrosa resistente da biomassa lignocelulósica. Além disso, no documento no US 8771472, os aparelhos e sistemas usados para separar a corrente residual do fluido que compreende o material cortado envolvem um consumo significativo de energia mecânica (por exemplo, no caso de uma prensa de parafuso) e/ou estão sujeitos a serem obstruídos (por exemplo, no caso de um filtro). Além disso, no caso em que meios de sedimentação forem usados para a separação, visto que o remoinho mistura completamente as partículas sólidas no líquido, a separação de sólido/líquido através de sedimentação normalmente exige um tempo longo. No documento no US2008054108, um despolpador que tem um tanque para receber materiais a serem fragmentados e um motor que tem um cubo giratório dentro do tanque é revelado. Um rotor é fixo à saída giratória do motor, sendo que o rotor compreende um cubo rotatório anular e uma pluralidade de palhetas que se projetam geralmente de modo axial a partir do cubo. Cada uma das palhetas tem um contorno que é varrido de volta a partir da direção de rotação, pelo menos adjacente à porção radialmente mais externa da mesma. As palhetas têm uma borda lateral voltada para uma direção axial e uma pluralidade de dentes são fornecidos na borda lateral das palhetas adjacentes à porção radialmente mais externa da mesma para fornecer fragmentação rápida de material com uma exigência de energia reduzida.

[0008] O documento no WO 2010/081476 revela um aparelho que tem a função de alimentação interna e drenagem de biomassa de modo a controlar o teor de água na biomassa antes de a biomassa drenada ser introduzida em um reator de processo em uma usina para a produção de, por exemplo, bioetanol. Os processos de alimentação interna e drenagem são realizados em uma pressão maior do que ou igual à pressão dentro do reator de processo fornecendo a vantagem de uma vedação impermeável a fluido do reator de processo e facilitando sua alimentação contínua.

[0009] O documento no WO 2013/ 105034 revela uma composição obtida por um processo para pré-tratamento de biomassa lignocelulósica que permite controlar a razão de xilose da biomassa pré- tratada.

[0010] É desejável que uma quantidade baixa de água seja usada para o processamento da matéria-prima lignocelulósica bruta antes de entrar no processo de conversão, visto que a água em excesso tem que ser tratada em uma instalação de água residual. Desse modo, um trade-off entre a quantidade de água usada no tratamento e eficácia do tratamento é desejável.

[0011] É também desejável que o processo use uma baixa quantidade de energia, que é tanto energia térmica de aquecimento da água de processo quanto energia elétrica para abastecer meio de agitação mecânico.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0012] É revelado um processo para preparar uma matéria-prima de biomassa lignocelulósica bruta, conforme recebida em uma usina industrial para ser convertida em biocombustíveis e bioquímicos.

[0013] O processo revelado alcança muitos objetivos técnicos: separação de contaminantes externos a partir da matéria-prima de biomassa lignocelulósica, remoção da maior parte dos compostos solúveis em água não lignocelulósicos em um tempo curto de processamento, quantidade mínima de água enviada para tratamento de água residual, baixa energia térmica e elétrica.

[0014] O processo revelado pode ser implantado por meio de um equipamento compacto único que integra toda a funcionalidade, reduzindo, desse modo, a área do sítio industrial. O processo revelado é um processo contínuo para tratar uma corrente de biomassa bruta lignocelulósica, que compreende contaminantes insolúveis em água e uma biomassa lignocelulósica constituída de um componente lignocelulósico, compostos solúveis em água não lignocelulósicos e compostos insolúveis em água não lignocelulósicos, sendo que o dito processo compreende as etapas de: introduzir a corrente de biomassa bruta lignocelulósica em um reservatório de separação, que contém uma solução de extração que compreende água e espécies solúveis em água dissolvidas e que tem uma densidade de solução de extração, em que pelo menos uma porção da solução de extração deriva da extração de uma porção de biomassa lignocelulósica previamente tratada e contém espécies solúveis em água dissolvidas derivadas dos compostos solúveis em água não lignocelulósicos da biomassa lignocelulósica previamente tratada; separar os componentes insolúveis em água de acordo com suas densidades de massa aparentes para criar pelo menos uma corrente pesada que compreende pelo menos uma porção dos contaminantes insolúveis em água e uma corrente leve que compreende pelo menos uma porção do componente lignocelulósico, em que a densidade aparente dos insolúveis em água na corrente pesada é maior do que a densidade de solução de extração e a densidade aparente dos insolúveis em água na corrente leve é menor do que a densidade de solução de extração; e remover a corrente leve do reservatório de separação, em que a corrente leve é removida do reservatório de separação por um sistema de remoção mecânico que se estende para uma posição superior do reservatório de separação em relação à gravidade, sendo que o dito sistema de remoção mecânico compreende uma correia transportadora que extrai a corrente leve de uma zona de saída do reservatório de separação e drena uma corrente de líquido sujo enquanto ergue a corrente leve para a posição superior, em que a corrente de líquido sujo compreende água e pelo menos uma porção de compostos solúveis em água não lignocelulósicos.

[0015] É também revelado que a temperatura da solução de extração pode ser em uma faixa selecionada a partir do grupo de 30 °C a 100 °C, 40 °C a 99 °C, 40 °C a 90 °C, e 50 °C a 85 °C.

[0016] É adicionalmente revelado que a corrente de biomassa bruta lignocelulósica pode residir no reservatório de separação durante um tempo de permanência que está em uma faixa selecionada a partir do grupo que consiste em 30 segundos a 300 minutos, 1 minuto a 20 minutos, 2 minutos a 20 minutos, 2 minutos a 15 minutos, e 3 a 10 minutos.

[0017] É também revelado que a razão em peso entre a biomassa lignocelulósica presente no reservatório de separação e o líquido de extração no reservatório de separação pode ser menor do que um valor selecionado a partir do grupo que consiste em 1:1000, 1:800, 1:600, 1:400, 1:200, 1:100, 1:70, 1:50, 1:30, 1:20, e 1:10.

[0018] É revelado adicionalmente que o processo pode compreender adicionalmente drenar uma corrente de líquido sujo da corrente leve, em que a corrente de líquido sujo compreende água e pelo menos uma porção dos compostos solúveis em água não lignocelulósicos; e reintroduzir pelo menos uma porção da corrente de líquido sujo diretamente no reservatório de separação.

[0019] É também revelado que a corrente leve após a drenagem tem um líquido livre e a quantidade percentual do líquido livre em peso em base úmida na corrente leve após drenagem pode ser menor do que um valor selecionado a partir do grupo que consiste em 20%, 10% e 5% da corrente leve.

[0020] É adicionalmente revelado que a corrente leve após a drenagem pode ser substancialmente desprovida do líquido livre.

[0021] É também revelado que a porção da corrente de líquido sujo diretamente reintroduzida no reservatório de separação pode ser maior do que um valor selecionado a partir do grupo que consiste em 50%, 60%, 70% e 80% da corrente de líquido sujo. É adicionalmente revelado que a corrente leve pode ser enxaguada com uma corrente de solução de enxaguadura que compreende água enquanto drena a corrente suja da corrente leve.

[0022] É também revelado que a temperatura da corrente de solução de enxaguadura pode ser em uma faixa selecionada a partir do grupo de 30 °C a 100 °C, 40 °C a 99 °C, 40 °C a 90 °C, e 50 °C a 85 on

[0023] É adicionalmente revelado que a temperatura da corrente de solução de enxaguadura pode ser maior do que ou igual à temperatura do líquido de extração.

[0024] É também revelado que a corrente leve pode ser enxaguada durante um tempo de enxaguadura que é um valor em uma faixa selecionada a partir do grupo que consiste em 30 segundos a 300 minutos, 1 minuto a 20 minutos, 2 minutos a 20 minutos, 2 minutos a 15 minutos, e 3 a 10 minutos.

[0025] É adicionalmente revelado que a razão entre o fluxo da corrente leve em kg/hora em uma base seca e o fluxo da corrente de solução de enxaguadura em kg/hora pode ser menor do que um valor selecionado a partir do grupo que consiste em 1:20, 1:15, 1:10, 1:7, 1:5, 1:3, e 1:1.

[0026] É também revelado que pelo menos uma segunda porção dos compostos solúveis em água não lignocelulósicos pode ser solubilizada na corrente de líquido sujo.

[0027] É revelado adicionalmente que a enxaguadura da corrente leve pode ocorrer em um contrafluxo da corrente de solução de enxaguadura em relação à corrente leve e que pelo menos uma porção da corrente leve pode ser enxaguada com a corrente de solução de enxaguadura enquanto é transportada pelo sistema de remoção mecânico.

[0028] É também revelado que a corrente leve após a drenagem pode ser prensada para produzir uma corrente leve prensada que compreende a maior parte dos sólidos e uma corrente liberada que compreende água e espécies solúveis em água adicionais derivadas dos compostos solúveis em água não lignocelulósicos, sendo que a corrente liberada é o líquido liberado a partir da prensagem, e que o teor de umidade da corrente leve prensada pode ser menor do que o valor selecionado a partir do grupo que consiste em 40% a 75%, 40% a 70%, 45% a 65% e 45% a 60%. É adicionalmente revelado que a corrente de espremedura pode ser reintroduzida no reservatório de separação.

[0029] É também revelado que a biomassa lignocelulósica tem uma densidade a granel e a densidade a granel pode ser menor do que um valor selecionado a partir do grupo que consiste em 300 kg/m3, 250 kg/m3, 200 kg/m3, 150 kg/m3, 100 kg/m3, 75 kg/m3 e 50 kg/m3.

[0030] É adicionalmente revelado que a palha pode ser selecionada a partir do grupo que consiste em painço amarelo, Mischantus, Arundo Donax, cana de açúcar palha, bagaço, palha de trigo, palha de cevada e palha de arroz. É também revelado que os contaminantes podem compreender pelo menos um componente selecionado a partir do grupo que consiste em pedras, partículas contendo sílica, areia, objetos metálicos.

[0031] É adicionalmente revelado que a quantidade percentual dos contaminantes na corrente de biomassa bruta lignocelulósica pode ser menor do que um valor selecionado a partir do grupo que consiste em 10%, 5%, 3% e 1%.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0032] O processo revelado é um processo contínuo para tratar uma biomassa lignocelulósica bruta. Uma biomassa lignocelulósica bruta é uma que foi colhida, mas ainda não submetida a um processo de conversão tal como explosão de gás ou vapor. A biomassa lignocelulósica bruta é a biomassa lignocelulósica conforme colhida, que foi opcionalmente submetida a procedimentos de manuseio e limpeza preliminares. Os procedimentos de manuseio são normalmente feitos para reduzir os custos de transporte da biomassa, tais como, por exemplo, redução de tamanho da biomassa ou empacotamento da biomassa em fardos. A redução de tamanho pode ser feita, por exemplo, moendo, triturando ou cortando a biomassa. O empacotamento da biomassa em fardos pode reduzir o volume necessário para transportar a biomassa, e uma determinada compressão também pode ser aplicada à biomassa.

[0033] O principal objetivo do processo revelado é tratar a matéria-prima de biomassa lignocelulósica bruta conforme recebida em uma usina industrial para ser convertida adicionalmente em biocombustíveis e bioquímicos.

[0034] Preferencialmente, o tratamento a seguir ou processo de conversão da corrente de biomassa lignocelulósica compreende etapas conduzidas a uma pressão que é maior do que a pressão atmosférica, que é a pressão à qual a matéria-prima de biomassa lignocelulósica sai do processo revelado. Desse modo, a biomassa lignocelulósica processada de acordo com o processo revelado é, então, transferida da pressão menor desse processo para uma pressão maior por meio de um aparelho tal como um alimentador de parafuso de plugue.

[0035] A corrente de biomassa lignocelulósica bruta compreende uma biomassa lignocelulósica e contaminantes insolúveis em água.

[0036] Para o escopo do processo revelado, a biomassa lignocelulósica é constituída de um componente lignocelulósico, compostos solúveis em água non lignocelulósicos e compostos insolúveis em água não lignocelulósicos.

[0037] O componente lignocelulósico compreende carboidratos (essencialmente glucanos e xilanos) e lignina, que podem ser, então, convertidos em biocombustíveis e bioquímicos. Os carboidratos são polímeros insolúveis de açúcares monoméricos solúveis em água (tais como glicose e xilose).

[0038] Os compostos solúveis em água não lignocelulósicos compreendem compostos diferentes de carboidratos e que estão naturalmente presentes na biomassa lignocelulósica, incluindo, entre outros: sais orgânicos e inorgânicos de cátions e ânions incluindo sódio, cálcio, potássio, amônio, magnésio; ceras e extrativos em geral, quando solubilizados em água, espécies solúveis em água são derivadas desses compostos por solubilização direta ou também por reações mais complexas. Os compostos solúveis em água são definidos conforme a seguir: uma quantidade de 50 g de biomassa lignocelulósica é dispersa em 250 ml de água destilada a 65 °C e agitada durante 5 minutos. A pasta fluida é filtrada com um coador e a fração de líquido é coletada e analisada. Os compostos solúveis em água são os compostos na fração líquido que tem uma concentração maior do que 0 g/l. Os compostos insolúveis em água não lignocelulósicos compreendem compostos, tais como sílica intrínseca presente na biomassa lignocelulósica, que não são solubilizados em água nas condições do processo revelado.

[0039] Os contaminantes insolúveis em água compreendem, por exemplo, pedras, cascalho, areias, areia, pó, argila, sílica e silicatos em geral, e objetos metálicos, que são coletados com a biomassa lignocelulósica em operação de colheita e manuseio da biomassa lignocelulósica e é desejável que os mesmos sejam separados da biomassa lignocelulósica antes de alimentar a biomassa lignocelulósica em dispositivos a jusantes, que podem ser danificados. O tamanho de contaminantes insolúveis em água pode variar de partículas muito pequenas, na faixa de sub milímetro conforme no caso de areia, até muitos centímetros, conforme no caso de pedras. Os mesmos são, em geral, misturados com a biomassa lignocelulósica e podem aderir na superfície da biomassa lignocelulósica ou estar presentes em feixes da biomassa lignocelulósica. Nesses casos, a separação da biomassa lignocelulósica pode ser difícil.

[0040] Preferencialmente, a quantidade percentual dos contaminantes na corrente de biomassa bruta lignocelulósica é menor do que 10%, 5%, 3% e 1%.

[0041] As biomassas lignocelulósicas são descritas em detalhes em uma seção a seguir.

[0042] Até mesmo se qualquer tipo de biomassa lignocelulósica puder ser tratada de acordo com o processo revelado, as vantagens são evidentes no caso de uma biomassa lignocelulósica fragmentada em lascas, em que as lascas são distinguidas por uma baixa densidade a granel. A densidade a granel é definida como a massa de muitas partículas do material dividida pelo volume total que as mesmas ocupam. O volume total inclui volume de partícula, volume morto inter-partícula e volume de poro interno. A densidade a granel não é uma propriedade intrínseca de um material; a mesma pode alterar dependendo de como o material é manuseado. A densidade a granel é determinada de acordo com o padrão ASABE S 269.4 DEC91 (padrões ASABE, American Society of Agricultural and Biological Engineers), que define métodos e procedimentos para medir densidade de unidade, densidade a granel, durabilidade e teor de umidade de vários produtos densificados compostos essencialmente de forage/, culturas lenhosas ou outro material fibroso e não fibroso para manuseio a granel nas indústrias alimentícia e não alimentícia. A densidade a granel pode ser menor do que 300 kg/m3, preferencialmente menor do que 250 kg/m3, mais preferencialmente menor do que 200 kg/m3, ainda mais preferencialmente menor do que 150 kg/m3, ainda mais preferencialmente menor do que 100 kg/m3, mais preferencialmente menor do que 75 kg/m3, sendo menor do que 50 kg/m3 o valor ainda mais preferencial. A densidade a granel pode ser maior do que 10 kg/m3, preferencialmente maior do que 15 kg/m3, mais preferencialmente maior do que 20 kg/m3. A densidade a granel é medida em um teor de umidade de 10%.

[0043] Até mesmo se o processo revelado puder alimentar biomassa lignocelulósica fragmentada composta por lascas de qualquer formato, as vantagens são evidentes no caso de lascas alongadas. A matéria-prima lignocelulósica fragmentada pode ser distinguida pela razão de aspecto média das lascas, em que a razão de aspecto de uma lasca é definida como a razão de seu tamanho mais longo e o tamanho médio na seção transversal ao tamanho mais longo. A média é feita em uma amostragem da matéria-prima que tem uma relevância estatística. Conforme um exemplo, no caso de palha de trigo, a lasca pode ser tão longa quanto alguns décimos de centímetro e o tamanho transversal médio é tipicamente alguns milímetros. A razão de aspecto média pode ser mais do que 3:1, preferencialmente mais do que 5:1, mais preferencialmente mais do que 10:1, ainda mais preferencialmente mais do que 15:1, ainda mais preferencialmente mais do que 20:1, mais preferencialmente mais do que 30:1, sendo mais do que 40:1 valor ainda mais preferencial.

[0044] Preferencialmente, a matéria-prima lignocelulósica é selecionada a partir do grupo que consiste em painço amarelo, Mischantus, Arundo Donax, cana de açúcar palha, bagaço, palha de trigo, palha de cevada e palha de arroz. De acordo com um objetivo da invenção, os contaminantes insolúveis em água são separados da biomassa lignocelulósica por meio da densidade de massa aparente, desse modo, sem ou uso mínimo de energia mecânica externa.

[0045] De acordo com outro objetivo da invenção, pelo menos uma porção dos compostos não lignocelulósicos solúveis em água da biomassa lignocelulósica é removida por solubilização em uma solução de extração, em que espécies solúveis em água derivadas da corrente de biomassa lignocelulósica são acumuladas. Estabelecido em outras palavras, a biomassa lignocelulósica é tratada em uma solução de água suja, em que uma porção anterior foi previamente tratada, reduzindo, desse modo, consumo de água.

[0046] De acordo com um objetivo adicional da invenção, o líquido livre na corrente de biomassa lignocelulósica removido do reservatório de separação é separado por meio de drenagem e reintroduzido diretamente no reservatório de separação, novamente com uso mínimo de energia mecânica.

[0047] De acordo com um objetivo adicional da invenção, a corrente de biomassa lignocelulósica removida do reservatório de separação é enxaguada com um baixo fluxo de uma corrente de solução de enxaguadura limpa, que é preferencialmente introduzida no reservatório de separação para diluir a solução de extração, desse modo, com uso mínimo de água limpa líquida necessária para executar todo o processo.

[0048] O processo revelado é um processo contínuo, em que a corrente de biomassa lignocelulósica bruta é introduzida em um reservatório de separação para criar uma corrente pesada que compreende pelo menos uma porção dos contaminantes insolúveis em água e uma corrente leve que compreende pelo menos uma porção do componente lignocelulósico. A fim de que o processo revelado seja contínuo, não é necessário que a corrente de biomassa lignocelulósica bruta seja introduzida continuamente no reservatório de separação, mas pode ser introduzida em alíquotas regulares ou pulsos. Desse modo, há momentos em que não há biomassa lignocelulósica bruta entrando no reservatório de separação. Mas, ao longo do tempo, a massa total introduzida no reservatório de separação iguala à massa total removida do reservatório de separação. Um recurso de distinção entre um processo contínuo e uma batelada é que, em um processo contínuo, a etapa de separação está ocorrendo ou progredindo ao mesmo tempo que tanto a biomassa lignocelulósica bruta é introduzida no reservatório de separação e/ou a corrente leve é removida do reservatório de separação. Outro modo de estabelecer isso é que a separação no reservatório de separação ocorre enquanto remove simultaneamente, ou ao mesmo tempo, a corrente leve a partir do reservatório de separação. Tal remoção é feita de um modo contínuo que inclui uma remoção de pulso ou alíquota.

[0049] O reservatório de separação pode ser de qualquer tamanho e formato adequado para o escopo do processo revelado. Preferencialmente, o reservatório de separação tem uma seção horizontal alongada, com uma dimensão principal, ou comprimento, que pode ser entre 2 m e 100 m, preferencialmente entre 4 m e 80 m, ainda mais preferencialmente entre 4 m e 40 m. A seção horizontal do reservatório de separação pode ter um formato similar a retângulo, que pode ser modificado, por exemplo, para orientar a biomassa lignocelulósica em direção a uma região específica do reservatório de separação ou evitar acúmulo da biomassa lignocelulósica em alguma região do reservatório de separação. A altura do reservatório de separação pode ser de 10 cm a 10 m, preferencialmente entre 50 cm e 6 m, mais preferencialmente entre 1 m e 5 m e, mais preferencialmente, entre 2 m e 4 m. A altura do reservatório de separação pode não ser uniforme e, nesse caso, a altura corresponde à altura mínima do reservatório. O reservatório de separação pode ser um reservatório aberto, com uma superfície livre da solução de extração exposta ao ambiente externo, ou um reservatório fechado, com uma cobertura para isolar a solução de extração a partir do ambiente externo.

[0050] A solução de extração contida no reservatório de separação compreende água e compostos solúveis em água que foram solubilizados pelo tratamento anterior de uma porção da biomassa lignocelulósica.

[0051] O líquido de extração pode preencher completamente o reservatório de separação, conforme no caso de um reservatório fechado, ou pode preencher parcialmente o reservatório de separação, desde que a altura do líquido de extração seja suficiente para separar os contaminantes insolúveis em água de acordo com o processo revelado.

[0052] No caso em que a corrente de biomassa lignocelulósica bruta é uma palha compactada em fardos, os fardos são preferencialmente desagregados para introduzir a corrente de biomassa lignocelulósica bruta frouxa no reservatório de separação.

[0053] A corrente de biomassa lignocelulósica bruta é preferencialmente introduzida no reservatório de separação como uma biomassa seca, que significa que líquido livre não está presente na corrente entrante. O teor de umidade nesse caso é, preferencialmente, menor do que 50%, mais preferencialmente, menor do que 30%, ainda mais preferencialmente, menor do que 20% e, mais preferencialmente, menor do que 10%. Em outra modalidade, a corrente de biomassa lignocelulósica bruta é introduzida no reservatório de separação como uma corrente de pasta fluida, misturada com um líquido que compreende água.

[0054] Se o reservatório de separação for do tipo aberto, a corrente de biomassa lignocelulósica bruta é preferencialmente introduzida no reservatório de separação por gravidade através da superfície livre do líquido de extração, por exemplo, por meio de uma correia transportadora, e a mesma pode ser dispersa em uma porção larga ou, preferencialmente, em uma porção delimitada da superfície livre.

[0055] Se o reservatório de separação for do tipo fechado, a corrente de biomassa lignocelulósica bruta pode ser introduzida por transporte forçado, por exemplo, por meio de um transportador de rosca, abaixo da altura máxima da solução de extração, que corresponde à superfície livre do líquido de extração no caso em que o reservatório de separação estiver aberto.

[0056] No reservatório de separação, os componentes insolúveis em água da corrente de biomassa lignocelulósica bruta são separados de acordo com suas densidades de massa aparentes, preferencialmente através de assentamento de gravidade, na solução de extração. Nota-se que a densidade de massa aparente na solução de extração é diferente da densidade a granel conforme definido por padrão de referência ASAE 269.4, visto que a solução de extração preenche espaços vazios intersticiais e também pode penetrar pelo menos parcialmente nos poros da biomassa. A densidade de massa aparente na solução de extração pode ser definida de acordo com o ASAE 269.4, com a exceção de que a biomassa é inserida em um recipiente preenchido com solução de extração em vez de ar. A biomassa lignocelulósica bruta no reservatório de separação pode compreender feixes de biomassa lignocelulósica, em que partículas de contaminantes insolúveis são incluídas. Para o escopo da separação revelada, o feixe é separado de acordo com sua própria densidade de massa aparente. Os componentes insolúveis em água, incluindo feixes de biomassa lignocelulósica, são, desse modo, separados por flutuabilidade em pelo menos uma corrente pesada, depositados no fundo do reservatório de separação, e que compreende pelo menos a maior parte dos contaminantes insolúveis em água, e uma corrente leve, que flutua no topo do reservatório de separação, e que compreende a maior parte da biomassa lignocelulósica. A corrente pesada pode compreender adicionalmente uma porção da biomassa lignocelulósica que é, preferencialmente, menor do que 15%, mais preferencialmente, menor do que 10%, ainda mais preferencialmente, menor do que 5% e, mais preferencialmente, menor do que 3% em peso em uma base seca da biomassa lignocelulósica que entra no reservatório de separação. A corrente leve pode compreender, adicionalmente, uma porção dos contaminantes insolúveis em água, que é, preferencialmente menor do que 15%, mais preferencialmente menor do que 10%, ainda mais preferencialmente menor do que 5% e mais preferencialmente menor do que 3% em peso em uma base seca dos contaminantes insolúveis em água que entram no reservatório de separação.

[0057] A separação dos componentes insolúveis em água pode ser promovida por agitação mecânica da biomassa lignocelulósica bruta no reservatório de separação, por exemplo por meio de rodas de pá. A separação também pode ser promovida por flotação de gás injetando-se bolhas de gás na solução de extração. As pequenas bolhas aderem aos feixes suspensos fazendo com que os feixes suspensos flutuam para a superfície da solução de extração. O gás preferencial é ar ou nitrogênio.

[0058] A corrente pesada depositada no fundo do reservatório de extração pode ser removida por meios mecânicos tais como uma correia transportadora de pá ou por gravidade.

[0059] Além de separar os contaminantes insolúveis em água, uma porção dos compostos solúveis em água não lignocelulósicos contidos na biomassa lignocelulósica é solubilizada na solução de extração, adicionando, desse modo, novas espécies solúveis em água à solução de extração. Uma pequena quantidade dos carboidratos do componente lignocelulósico pode ser solubilizada em açúcares solúveis na solução de extração, dependendo da temperatura da solução de extração e o tempo de permanência da biomassa lignocelulósica no reservatório de separação. Preferencialmente, as condições de processo são de modo que a maior porção dos compostos solúveis em água seja solubilizada na água de extração enquanto nenhuma solubilização significativa dos carboidratos ocorre.

[0060] A agitação mecânica pode ser fornecida para aperfeiçoar adicionalmente a solubilização dos compostos solúveis em água.

[0061] A temperatura da solução de extração pode ser entre 30 °C e 100 °C, preferencialmente entre 40 °C e 99 °C, mais preferencialmente entre 40 °C e 90 °C e, mais preferencialmente, entre 50 °C e 85 °C. O tempo de permanência da biomassa lignocelulósica na solução de extração pode ser entre 30 segundos e 300 minutos, preferencialmente entre 1 minuto e 20 minutos, mais preferencialmente entre 2 minutos e 20 minutos, ainda mais preferencialmente entre 2 minutos e 15 minutos e, mais preferencialmente, entre 3 e 10 minutos. O tempo de permanência pode ser avaliado traçando-se uma porção da biomassa lignocelulósica no reservatório de separação.

[0062] As etapas de separação e solubilização são conduzidas preferencialmente em um grande excesso de solução de extração em relação à quantidade de biomassa lignocelulósica presente no reservatório de separação. Preferencialmente, a razão em peso entre a biomassa lignocelulósica presente no reservatório de extração e o líquido de extração no reservatório de separação é menor do que um valor selecionado a partir do grupo que consiste em 1:1000, 1:800, 1:600, 1:400, 1:200, 1:100, 1:70, 1:50, 1:30, 1:20, e 1:10. A quantidade de solução de extração no reservatório de separação é controlada regulando-se os fluxos de correntes que entram e saem no reservatório de separação.

[0063] A corrente leve pode ser transportada em direção a uma região de saída da corrente leve por meio de um sistema mecânico, que pode compreender uma correia transportadora de pá ou uma roda de pá ou ambas. Um fluxo líquido da solução de extração no reservatório de separação também pode ser usado. Nesse caso, a solução de extração flui de uma entrada da solução de extração para uma saída da solução de extração, em que é removida e recirculada de volta para o reservatório de extração a partir da entrada.

[0064] Meios passivos, tais como barreiras fixas podem estar presentes no reservatório de separação para orientar e acumular a corrente leve em direção à região de saída da corrente leve, evitando o acúmulo da corrente leve em zonas mortas do reservatório de extração. A corrente leve é removida do reservatório de separação, preferencialmente de uma saída da corrente leve posicionada em ou próximo à região de saída da corrente leve. A corrente leve é removida do reservatório de separação na forma de uma pasta fluida diluída com uma porção da solução de extração, e é drenada para separar uma corrente de líquido sujo que compreende pelo menos uma porção do líquido livre da pasta fluida de corrente leve. A corrente de líquido sujo compreende água e compostos solúveis em água não lignocelulósicos, e pode compreender adicionalmente alguns componentes insolúveis. A separação ocorre sob a ação de gravidade e a corrente de líquido sujo separada, que está aproximadamente na mesma temperatura da solução de extração no reservatório de separação, é introduzida no reservatório de separação sem qualquer etapa de processamento adicional. Estabelecido de outra maneira, há uma drenagem contínua da corrente de líquido sujo no reservatório de separação.

[0065] Um modo preferencial para realizar a drenagem contínua é remover a corrente leve do reservatório de extração por meio de um sistema de remoção mecânico conectado à saída da corrente leve e que se estende para uma posição superior do reservatório de extração em relação à gravidade. Preferencialmente, o sistema de remoção mecânico compreende uma correia transportadora, mais preferencialmente um sistema de transportador de pá, que extrai a pasta fluida de corrente leve de uma zona de saída do vaso de separação e drena a corrente de líquido sujo enquanto ergue a corrente leve para a posição superior. Orifícios podem ser localizados de modo adequado na correia transportadora para promover drenagem do líquido livre.

[0066] Em uma modalidade, toda a corrente de líquido sujo é reintroduzida no reservatório de separação. Em outra modalidade, a mesma é reintroduzida pelo menos 50% em peso, mais preferencialmente, pelo menos 60%, ainda mais preferencialmente, pelo menos 70% e, mais preferencialmente, pelo menos porção de 80% da corrente de líquido sujo. Uma razão para remover uma porção da corrente de líquido sujo do processo é para evitar o acúmulo excessivo das espécies solúveis em água derivadas dos compostos solúveis em água não lignocelulósicos na solução de extração.

[0067] Visto que a drenagem remove a maior parte do líquido livre na pasta fluida de corrente leve, a corrente leve após a drenagem tem um baixo teor de líquido livre, que é preferencialmente menos do que 20%, mais preferencialmente menos do que 10% e, mais preferencialmente, menos do que 5% do peso da corrente leve após a drenagem em base úmida. Em uma modalidade preferencial, a corrente leve após a drenagem é substancialmente desprovida de líquido livre, ou seja, o líquido livre é menos do que 1% em peso. O líquido livre é o líquido que é separado decantando-se uma alíquota da corrente leve após a drenagem em um decantador durante 1 hora.

[0068] Visto que uma porção da solução de extração é removida do reservatório de separação com a corrente leve e apenas parcialmente reintegrada pela corrente de líquido sujo, um líquido de reabastecimento que compreende água pode ser adicionado à solução de extração. O líquido de reabastecimento é preferencialmente água limpa e dilui a concentração de espécies solúveis em água no reservatório de extração.

[0069] Uma corrente da solução de extração é descartada do vaso de extração e também pode ser regulada para manter a condutividade elétrica na faixa alvo. A corrente pode ser removida de uma saída dedicada ou juntamente com a biomassa lignocelulósica encharcada removida do vaso de extração. O processo pode ser distinguido pela quantidade total de solução de extração descartada do processo, em toda as formas incluindo lodo, para tratar um kg de biomassa lignocelulósica em uma base seca. A quantidade total de solução de extração descartada do processo é preferencialmente menor do que 5 l/kg, mais preferencialmente menor do que 4 l/kg, ainda mais preferencialmente menor do que 3 l/kg, ainda mais preferencialmente menor do que 2 l/kg, e mais preferencialmente menor do que 1 l/kg por kg de biomassa lignocelulósica em uma base seca.

[0070] A corrente da solução de extração descartada a partir do processo pode ser enviada para uma instalação de tratamento de água residual.

[0071] O reservatório de separação também pode compreender meios para aquecer a solução de extração, tais como, por exemplo, um sistema de bombeamento em comunicação térmica com a solução de extração. A água de reabastecimento pode ser inserida em uma temperatura que é maior do que a temperatura da solução de extração para compensar perdas de calor.

[0072] Visto que a biomassa lignocelulósica é tratada com a solução de extração suja contendo espécies solúveis em água acumulada para reduzir consumo de água, em uma modalidade preferencial, a corrente leve é enxaguada com uma corrente de solução de enxaguadura enquanto drena a corrente de líquido sujo da corrente leve. A corrente de solução de enxaguadura compreende água e é, em geral, mais limpa do que a solução de extração. Desse modo, pelo menos uma porção de espécies solúveis em água que foram solubilizadas, mas podem aderir ao componente lignocelulósico é removida da corrente leve. Nesse caso, a corrente de líquido sujo compreende a solução de enxaguadura drenada, que é introduzida no reservatório de separação diluindo-se adicionalmente a solução de extração. Em uma modalidade preferencial, a corrente leve é enxaguada em um fluxo limitado de corrente de solução enxaguada, desse modo, o processo revelado minimiza a quantidade total de água necessária para tratar a biomassa lignocelulósica. A razão entre o fluxo da corrente leve em kg/hora em uma base seca e o fluxo da corrente de solução de enxaguadura em kg/hora é menor do que 1:20, preferencialmente, menor do que 1:15, mais preferencialmente, menor do que 1:10, ainda mais preferencialmente, menor do que 1:7, 1:5, ainda mais preferencialmente menor do que 1:3, e mais preferencialmente menor do que 1:1.

[0073] Preferencialmente, a corrente de solução de enxaguadura é injetada em uma configuração de contrafluxo em relação à corrente leve, e pode ser injetada através de um ou mais pontos de injeção enquanto a corrente leve é transportada pelo sistema de remoção mecânico.

[0074] A corrente de solução de enxaguadura pode ser em uma temperatura entre 30° C e 100 °C, preferencialmente entre 40 °C e 99 °C, mais preferencialmente entre 40 °C e 90 °C, e mais preferencialmente entre 50 °C e 85 °C. Em uma modalidade, a temperatura da corrente de solução de enxaguadura é maior do que ou igual à temperatura do líquido de extração, de modo a preservar a temperatura da solução de extração no reservatório de separação.

[0075] A corrente leve é enxaguada durante um tempo de enxaguadura que é um valor em uma faixa selecionada a partir do grupo que consiste em 30 segundos a 300 minutos, 1 minuto a 20 minutos, 2 minutos a 20 minutos, 2 minutos a 15 minutos e 3 a 10 minutos. A corrente leve pode ser uma porção significativa do tempo de permanência da biomassa lignocelulósica no reservatório de separação. Preferencialmente, o tempo de enxaguadura está em uma faixa entre 1% e 80%, mais preferencialmente entre 5% e 70%, ainda mais preferencialmente entre 10% e 60% e, mais preferencialmente, entre 20% e 50% do tempo de permanência. Desse modo, uma porção adicional dos compostos solúveis em água não lignocelulósicos pode ser solubilizada adicionalmente durante enxaguadura e removida da corrente leve.

[0076] Até mesmo se a corrente leve após a drenagem contiver pouco ou nenhum líquido livre, o teor de umidade ainda é alto, estando a corrente leve encharcada com a solução de extração. O teor de umidade pode ser um valor em uma faixa selecionada a partir do grupo que consiste em 70% a 95%, preferencialmente de 70% a 90%, mais preferencialmente de 75% a 95% e, mais preferencialmente, de 75% a 90%.

[0077] O teor de umidade da corrente leve pode ser reduzido adicionalmente prensando-se a corrente leve por meio de um dispositivo de compressão, ou prensador, que libera pelo menos uma porção de líquidos encharcados e livres remanescentes preferencialmente em um modo contínuo. A corrente leve é separada em pelo menos uma corrente liberada que compreende água e espécies solúveis em água adicionais e uma corrente leve prensada que compreende a biomassa lignocelulósica. A corrente liberada pode compreender adicionalmente uma porção de sólidos e pode ser reintroduzida no reservatório de separação, eventualmente após remover pelo menos uma porção dos sólidos, por exemplo, por meio de sedimentação. O teor de umidade da corrente leve prensada é preferencialmente um valor em uma faixa selecionada a partir do grupo que consiste em 40% a 75%, 40% a 70%, 45% a 65% e 45% a 60%. Preferencialmente, a prensa compreende um parafuso de compressão localizado em um alojamento cilíndrico que tem uma tela de filtro anular para remover líquidos. A corrente leve prensada pode, então, alimentar um alimentador de parafuso de plugue para entrar em um processo de conversão a condições pressurizadas para produzir biocombustíveis e bioquímicos.

BIOMASSA LIGNOCELULÓSICA

[0078] Em geral, uma matéria-prima lignocelulósica, também indicada como biomassa lignocelulósica pode ser descrita conforme a seguir:

[0079] Além do amido, os três constituintes principais em biomassa de planta são celulose, hemicelulose e lignina, que são comumente referidos pelo termo genérico lignocelulose. As biomassas contendo polissacarídeos como um termo genérico inclui tanto amido quanto biomassas lignocelulósicas. Portanto, alguns tipos de matérias-primas podem ser biomassa de planta, biomassa contendo polissacarídeo e biomassa lignocelulósica que pode ou não conter amido.

[0080] Biomassas contendo polissacarídeo, de acordo com a presente invenção, incluem qualquer material contendo açúcares poliméricos, por exemplo, na forma de amido bem como amido refinado, celulose e hemicelulose.

[0081] Os tipos relevantes de matéria-prima lignocelulósica para derivar a invenção reivindicada podem incluir biomassas derivadas de culturas agrícolas selecionadas a partir do grupo que consiste em grãos contendo amido, amido refinado; resíduos do milho, bagaço, palha, por exemplo, de arroz, trigo, centeio, aveia, cevada, colza, sorgo; madeira macia, por exemplo, Pinus sylvestris, Pinus radiate; madeira dura, por exemplo, Salix spp. Eucalyptus spp.; tubérculos, por exemplo, beterraba, batata; cereais de, por exemplo, arroz, trigo, centeio, aveia, cevada, colza, sorgo e milho; papel residual, frações de fibra de processamento de biogás, esterco, resíduos de processamento de óleo de palma, resíduo sólido municipal ou similares. Embora os experimentos sejam limitados a alguns exemplos da lista enumeradas acima, acredita-se que a invenção seja aplicável a todos os membros da lista. Em uma modalidade, a matéria-prima de biomassa lignocelulósica usada no processo é da família normalmente denominada gramíneas. O nome apropriado é a família conhecida como Poaceae ou Gramineae na Classe Liliopsida (as monocotiledôneas) das angiospermas. Plantas dessa família são normalmente denominadas gramíneas, ou, para distinguir as mesmas de outros graminoides, gramíneas verdadeiras. Bambu também é incluído. Há cerca de 600 gêneros e entre 9.000 a 10.000 ou mais espécies de gramíneas (Índice de Kew de Espécies de Gramíneas do Mundo, “Kew Index of World Grass Species”).

[0082] Poaceae inclui os grãos alimentícios básicos e culturas de cereal desenvolvidas ao redor do mundo, gramíneas de gramado e forrageira e bambu. Poaceae geralmente têm hastes ocas denominadas colmos, que são plugados (sólido) em intervalos denominados nós, os pontos ao longo do colmo no qual as folhas surgem. As folhas de gramínea são normalmente alternadas, dísticas (em um plano) ou raramente espirais, e com veia paralela. Cada folha é diferenciada em uma bainha inferior que abraça a haste em uma distância e uma lâmina com margens. As lâminas de folha de muitas gramíneas são endurecidas com fitólitos de sílica, que ajuda a desencorajar animais herbívoros. Em algumas gramíneas (tais como gramínea espada, “sword grass”), isso torna as bordas das lâminas de gramínea afiadas o suficiente para cortar a pele humana. Um acessório membranoso ou franja de fios de cabelo, denominado a lígula, situa-se na união entre bainha e lâmina, impedindo que água ou insetos penetrem na bainha.

[0083] As lâminas de gramínea crescem na base da lâmina e não a partir de pontas de haste alongadas. Esse ponto de crescimento baixo evoluiu em resposta a animais herbívoros e permite que as gramíneas sejam comidas ou cortadas regularmente sem dano severo à planta.

[0084] As flores de Poaceae são dispostas de modo característico em espiguetas, sendo que cada espigueta tem um ou mais flósculos (as espiguetas são agrupadas adicionalmente em panículos ou espigões). Uma espigueta consiste em dois (ou, por vezes, menos) brácteas na base, chamadas glumas, seguido de uma ou mais pequenas flores. Uma pequena flor consiste da flor circundada por duas brácteas chamadas lema (a externa) e a pálea (a interna). As flores são normalmente hermafroditas (maís, monoico, é uma exceção) e a polinização é quase sempre anemófila. O perianto é reduzido a duas escamas, chamadas de lodículas, que expandem e contraem para dispersar o lema e pálea; esses são geralmente interpretados serem sépalas modificadas.

[0085] A fruta de Poaceae é uma cariopse em que o revestimento de semente é fundido com a parede de fruta e, desse modo, não separável da mesma (como em um núcleo de maís).

[0086] Há três classificações gerais de hábito de crescimento presentes em gramíneas; tipo cacho (também chamada cespitosa), estolonífera e rizomatosa.

[0087] O sucesso das gramíneas se deve, em parte, a sua morfologia e processos de crescimento e, em parte, a sua diversidade fisiológica. A maior parte das gramíneas se dividem em dois grupos fisiológicos, com o uso das vias fotossintéticas C3 e C4 para fixação de carbono. As gramíneas C4 têm uma via fotossintética ligada à anatomia de folha Kranz especializada que adapta particularmente as mesmas a climas quentes e uma atmosfera baixa em dióxido de carbono. As gramíneas C3 são denominadas “gramíneas de estação fria” enquanto plantas C4 são consideradas “gramíneas de estação quente”. As gramíneas podem ser tanto anuais ou perenes. Exemplos de estação fria anual são trigo, centeio, erva-de- febra anual (grama prado anual, Poa annua e aveia). Exemplos de estação fria perene são gramínea de pomar (dactilo, Dactylis glomerata), festuca (Festuca spp), erva-febra e azevém perene (Lolium perenne). Exemplos de estação quente anual são milho, capim-sudão e milheto-pérola. Exemplos de estação quente perene são grama grande tronco azul, gramínea da Índia, grama- bermudas e capim. Uma classificação da família de gramínea reconhece doze subfamílias: São 1) anomochlooideae, uma pequena linhagem de gramíneas de folha larga que inclui dois gêneros (Anomochloa, Streptochaeta); 2) Pharoideae, uma pequena linhagem de gramíneas que inclui três gêneros, incluindo Pharus e Leptaspis; 3) Puelioideae uma pequena linhagem que inclui o gênero africano Puelia; 4) Pooideae que inclui trigo, cevada, aveias, bromus (Bronnus) e gramíneas juncos (Calamagrostis); 5) Bambusoideae que inclui bambu; 6) Ehrhartoideae, que inclui arroz, e arroz selvagem; 7) Arundinoideae, que inclui o junco gigante e junco comum; 8) Centothecoideae, uma pequena subfamília de 11 gêneros que é, por vezes, incluída em Panicoideae; 9) Chloridoideae incluindo os capins-anonni (Eragrostis, aproximadamente 350 espécies, incluindo tefe), capins de pradaria (Sporobolus, algumas 160 espécies), milho miúdo (Eleusine coracana (L.) Gaertn.), e as gramíneas muhly (Muhlenbergia, aproximadamente 175 espécies); 10) Panicoideae incluindo capim pânico, maís, sorgo, cana de açúcar, a maioria dos milhetos, fonio e grama tronco azul; 11) Micrairoideae e 12) Danthoniodieae que inclui capim- das-pampas; com Poa que é um gênero de cerca de 500 espécies de gramíneas, nativas das regiões temperadas de ambos os hemisférios.

[0088] As gramíneas agrícolas cultivadas pelas suas sementes comestíveis são denominadas cereais. Três cereais comuns são arroz, trigo e maís (milho). De todas as culturas, 70% são gramíneas.

[0089] A cana de açúcar é a fonte principal de produção de açúcar. As gramíneas são usadas para construção. Andaime feito de bambu tem a capacidade de suportar ventos de força de tufão que romperiam andaime de aço. Os bambus maiores e Arundo donax têm colmos robustos que podem ser usados de um modo similar a madeira, e as raízes de gramínea estabilizam o relvado de casas de relva. Arundo é usado para fazer juncos para instrumentos de sopro de madeira, e bambu é usado para inúmeros implementos. Outra matéria-prima de biomassa lignocelulósica pode ser plantas lenhosas ou madeiras. Uma planta lenhosa é uma planta que usa madeira como seu tecido estrutural. Essas são tipicamente plantas perenes cujas hastes e raízes maiores são reforçadas com madeira produzida adjacente aos tecidos vasculares. A principal haste, ramificações maiores e raízes dessas plantas são normalmente cobertos por uma camada de casca engrossada. As plantas lenhosas são normalmente tanto árvores, arbustos ou lianas. A madeira é uma adaptação celular estrutural que permite que plantas lenhosas cresçam a partir de hastes acima do solo ano após ano, tornando, desse modo, algumas plantas lenhosas as plantas maiores e mais altas.

[0090] Essas plantas necessitam de um sistema vascular para mover a água e nutrientes a partir das raízes para as folhas (xilema) e para mover açúcares a partir das folhas para o resto da planta (floema). Há dois tipos de xilema: primário que é formado durante o crescimento primário de procâmbio e xilema secundário que é formado durante o crescimento secundário de câmbio vascular.

[0091] O que é normalmente denominado “madeira” é o xilema secundário de tais plantas. Os dois grupos principais nos quais o xilema secundário pode ser encontrado são:

[0092] 1) coníferas (Coniferae): há cerca de seiscentas espécies de coníferas. Todas as espécies têm xilema secundário, que tem estrutura relativamente uniforme ao longo desse grupo. Muitas coníferas se tornam árvores altas: o xilema secundário de tais árvores é comercializado como madeira macia. 2) angiospermas (Angiospermae): há cerca de um quarto de um milhão a quatrocentas mil espécies de angiospermas. Dentro desse grupo, xilema secundário não foi encontrado nas monocotiledôneas (por exemplo, Poaceae). Muitas angiospermas não monocotiledôneas se tornam árvores, e o xilema secundário dessas é comercializado como madeira dura. O termo madeira macia é usado para descrever madeira de árvores que pertencem a gimnospermas. As gimnospermas são plantas com sementes nuas não envolvidas em um ovário. Essas “frutas” de semente são consideradas mais primitivas do que madeiras duras. As árvores de madeira macia são geralmente sempre verdes, possuem cones, e têm agulhas ou escama como folhas. As mesmas incluem espécies de coníferas, por exemplo, pinho, abetos, pinheiros e cedros. A dureza de madeira varia entre as espécies de conífera.

[0093] O termo madeira dura é usado para descrever madeira de árvores que pertencem à família da angiosperma. Angiospermas são plantas com óvulos envolvidos para proteção em um ovário. Quando fertilizados, esses óvulos se desenvolvem em sementes. As árvores de madeira dura são normalmente de folha larga; em latitudes temperadas e boreais as mesmas são essencialmente caducifólias, mas em trópicos e subtrópicos essencialmente perenifólias. Essas folhas podem ser tanto simples (lâminas simples) ou as mesmas podem ser compostas com folículos anexados a uma haste de folha. Embora de formato variável, todas as folhas de madeira dura têm uma rede distinta de veias finas. As plantas de madeira dura incluem, por exemplo, Aspen, Bétula, Cereja, Ácer, Aveia e Teca.

[0094] Portanto, em uma modalidade, uma biomassa lignocelulósica adequada pode ser selecionada a partir do grupo que consiste nas gramíneas e madeiras. Em uma modalidade, a biomassa lignocelulósica pode ser selecionada a partir do grupo que consiste nas plantas que pertencem às coníferas, angiospermas, Poaceae e famílias. Outra biomassa lignocelulósica preferencial pode ser aquela biomassa que tem pelo menos 10% em peso de sua matéria seca como celulose ou, mais preferencialmente, pelo menos 5% em peso de sua matéria seca como celulose.

Claims (15)

1. Processo contínuo caracterizado pelo fato de é para tratar uma corrente de biomassa bruta lignocelulósica que compreende contaminantes insolúveis em água e uma biomassa lignocelulósica constituída de um componente lignocelulósico, compostos solúveis em água não lignocelulósicos e compostos insolúveis em água não lignocelulósicos, sendo que o dito processo compreende as etapas de: a. introduzir a corrente de biomassa bruta lignocelulósica em um reservatório de separação, que contém uma solução de extração que compreende água e espécies solúveis em água dissolvidas e que tem uma densidade de solução de extração, em que pelo menos uma porção da solução de extração deriva da extração de uma porção de biomassa lignocelulósica previamente tratada e contém espécies solúveis em água dissolvidas derivadas dos compostos solúveis em água não lignocelulósicos da biomassa lignocelulósica previamente tratada; b. separar os componentes insolúveis em água de acordo com suas densidades de massa aparentes para criar pelo menos uma corrente pesada que compreende pelo menos uma porção dos contaminantes insolúveis em água e uma corrente leve que compreende pelo menos uma porção do componente lignocelulósico, em que a densidade aparente dos insolúveis em água na corrente pesada é maior do que a densidade de solução de extração e a densidade aparente dos insolúveis em água na corrente leve é menor do que a densidade de solução de extração; e c. remover a corrente leve do reservatório de separação, em que a corrente leve é removida do reservatório de separação por um sistema de remoção mecânico que se estende para uma posição superior do reservatório de separação em relação à gravidade, sendo que o dito sistema de remoção mecânico compreende uma correia transportadora que extrai a corrente leve de uma zona de saída do reservatório de separação e drena uma corrente de líquido sujo enquanto ergue a corrente leve para a posição superior, em que a corrente de líquido sujo compreende água e pelo menos uma porção de compostos solúveis em água não lignocelulósicos.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma primeira porção dos compostos solúveis em água não lignocelulósicos da biomassa lignocelulósica é solubilizada na solução de extração.

3. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que a temperatura da solução de extração está em uma faixa selecionada a partir do grupo de 30 °C a 100 °C, 40 °C a 99 °C, 40 °C a 90 °C e 50 °C a 85 °C.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a corrente de biomassa bruta lignocelulósica reside no reservatório de separação durante um tempo de permanência que está em uma faixa selecionada a partir do grupo que consiste em 30 segundos a 300 minutos, 1 minuto a 20 minutos, 2 minutos a 20 minutos, 2 minutos a 15 minutos e 3 a 10 minutos.

5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o processo compreende adicionalmente as etapas de: a. drenar uma corrente de líquido sujo da corrente leve, em que a corrente de líquido sujo compreende água e pelo menos uma porção dos compostos solúveis em água não lignocelulósicos; e b. reintroduzir pelo menos uma porção da corrente de líquido sujo diretamente no reservatório de separação.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a corrente leve após a drenagem tem um líquido livre e a quantidade percentual do líquido livre em peso em base úmida na corrente leve após a drenagem é menor do que um valor selecionado a partir do grupo que consiste em 20%, 10% e 5% da corrente leve.

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a corrente leve é enxaguada com uma corrente de solução de enxaguadura que compreende água enquanto drena a corrente suja da corrente leve.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a temperatura da corrente de solução de enxaguadura está em uma faixa selecionada a partir do grupo de 30 °C a 100 °C, 40 °C a 99 °C, 40 °C a 90 °C e 50 °C a 85 °C.

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 8, caracterizado pelo fato de que a temperatura da corrente de solução de enxaguadura é maior do que ou igual à temperatura da solução de extração.

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que a corrente leve é enxaguada durante um tempo de enxaguadura que é um valor em uma faixa selecionada a partir do grupo que consiste em 10 segundos a 300 minutos, 1 minuto a 20 minutos, 2 minutos a 20 minutos, 2 minutos a 15 minutos e 3 a 10 minutos.

11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma segunda porção dos compostos solúveis em água não lignocelulósicos é solubilizada na corrente de líquido sujo.

12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, caracterizado pelo fato de que a enxaguadura da corrente leve ocorre em um contrafluxo da corrente de solução de enxaguadura em relação à corrente leve.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção da corrente leve é enxaguada com a corrente de solução de enxaguadura enquanto é transportada pelo sistema de remoção mecânico.

14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 13, caracterizado pelo fato de que a corrente leve após a drenagem é prensada para produzir uma corrente leve prensada e uma corrente liberada que compreende água e espécies solúveis em água adicionais derivadas dos compostos solúveis em água não lignocelulósicos.

15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que os contaminantes compreendem pelo menos um componente selecionado a partir do grupo que consiste em pedras, partículas contendo sílica, areia, objetos metálicos.